Les trous noirs sont des taches sombres dans le tissu de l'espace-temps, des singularités incroyablement denses avec une gravité si forte que rien ne peut échapper à leurs griffes. Ils passent leur temps à faire une chose: engloutir la matière. Rapprochez-vous suffisamment d'un trou noir, et vous êtes des spaghettis cosmiques, étirés en morceaux, aspirés vers l'intérieur, pour ne jamais revenir. Simple et direct, non?
Mais il s'avère que les trous noirs sont plus que de simples aspirateurs cosmiques. En 2019, les physiciens ont regardé dans l'obscurité insondable et ont pris la toute première photo d'un trou noir. Ils ont également appris plus sur le fonctionnement de ces bêtes bizarres et insatiables. De leur propension à gagner et à perdre des cheveux, à leurs entrailles mystérieuses, où ils peuvent mener, voici 14 nouvelles choses que nous avons apprises sur les trous noirs en 2019.
Une image inoubliable
Après des années d'anticipation, c'était ici! En 2019, les scientifiques ont pris une image absolument inoubliable du trou noir M87, au cœur de la galaxie Virgo A, à environ 53 millions d'années-lumière. Le tout premier gros plan de la singularité, capturé par un réseau de télescopes à travers le monde connu sous le nom de télescope Event Horizon, ressemble à une petite tache granuleuse entourée d'un anneau orange flou. Mais cette petite image pixelisée est en fait un trou noir aussi grand que le système solaire et 6,5 milliards de fois la masse de notre soleil.
La lueur orange ardente entourant son cœur noir délimite son horizon d'événements, l'anneau de matière qui tourbillonne autour d'un trou noir juste avant de tomber. En se frottant contre d'autres matières à grande vitesse, il produit de l'énergie et brille pour former un disque d'accrétion - d'où l'anneau orange.
Les trous noirs font pousser les cheveux, puis redeviennent chauves
Cette année, nous avons appris que les trous noirs ont des cheveux, mais la plupart du temps, ils sont aussi chauves que des queues de billard. Qu'est-ce que ça veut dire exactement? Historiquement, les physiciens pensaient que les singularités étaient chauves ou sans relief, ce qui signifie qu'elles n'avaient que trois propriétés: la masse, la quantité de mouvement angulaire et la charge électrique. Tout ce que ces Pac-Mans célestes ont consommé au cours d'une vie a été enfermé derrière l'horizon des événements, et aucune information sur les habitudes alimentaires d'un trou noir n'a pu être récupérée plus tard.
Mais en 2016, le regretté physicien Stephen Hawking, avec d'autres, a publié un article proposant que les trous noirs aient des "cheveux" ou des traits distinctifs. Ces poils étaient des changements subtils dans l'horizon des événements, ainsi que dans l'horizon de Cauchy - le point auquel la cause et l'effet se renversent - qui permettraient de distinguer les trous noirs les uns des autres. Du moins, comme le prétend une étude de 2018, c'était le cas pour les trous noirs dits "extrêmes", ou ceux avec une charge électrique maximale. Plus tôt cette année, les physiciens ont découvert que même ceux qui n'étaient pas si extrêmes - ceux qui tournaient à une vitesse presque maximale, mais sans frais, ou ceux avec une charge maximale possible, mais sans rotation - pouvaient également avoir des cheveux.
Mais en fin de compte, des trous noirs poussent fugitivement quelques touffes de "cheveux" vaporeux, qu'ils perdent finalement, a rapporté Live Science à l'époque.
À l'heure actuelle, la question de savoir si les trous noirs ressemblent davantage à M. T ou à Heather Locklear n'est que pure spéculation. Mais les plus grands détecteurs d'ondes gravitationnelles du monde pourraient bientôt trouver des preuves pour soutenir une théorie plutôt qu'une autre, selon les experts.
Incroyablement grand trou noir
En novembre, les scientifiques ont déclaré qu'ils avaient trouvé un trou noir à 15 000 années-lumière de là qui était si massif qu'il ne devrait pas exister. Ils ont supposé son existence après avoir détecté une étoile environ 8 fois plus massive que notre soleil qui semblait entourer une région d'espace vide et sombre. Sur la base de combien cette étoile a tremblé, ils ont calculé que l'étoile tournait probablement autour d'un trou noir 70 fois la masse de notre soleil; auparavant, les scientifiques pensaient que les trous noirs stellaires, ou ceux qui se forment après l'effondrement d'une étoile massive, pourraient avoir des masses ne dépassant pas 30 fois celle de notre soleil - au moins dans les galaxies avec une composition chimique similaire à la nôtre.
"Cette découverte nous oblige à réexaminer nos modèles de formation des trous noirs de masse stellaire", a déclaré le directeur de l'Observatoire des ondes gravitationnelles des interféromètres laser (LIGO) et professeur de l'Université de Floride, David Reitze, qui n'était pas impliqué dans l'étude. déclaration à l'époque.
À propos de ce trou noir impossible…
Malheureusement, la plupart du temps, les découvertes qui semblent défier les lois de la physique ne tiennent pas. Ce trou noir qui est devenu incroyablement grand était probablement impossible après tout, selon quelques articles publiés dans la base de données arXiv en décembre.
Le trou noir incroyablement grand n'était probablement qu'un trou noir de taille normale, et l'équipe de recherche qui a initialement calculé les chiffres a simplement fait une erreur en interprétant les émissions de lumière provenant du système binaire trou noir / étoile. En confondant la lumière de l'étoile compagne avec les faibles émissions qui proviendraient du disque d'accrétion du trou noir ou de l'anneau de matière entourant sa bouche, les chercheurs avaient surestimé la masse du trou noir d'au moins deux fois, selon les études publiées sur arXiv .
Les trous noirs en tant que donneurs de vie galactiques
Les trous noirs sont les super-vilains de l'histoire épique de l'univers. Ils tuent sans discrimination. Et rien à portée de main n'est à l'abri d'eux.
Mais il peut y avoir plus à ces tueurs cosmiques au visage de pierre. Les trous noirs peuvent en fait être les moteurs de la vie des galaxies. Dans une frénésie alimentaire, les trous noirs envoient également des bulles de gaz chauds et turbulents à travers le cosmos, selon une étude de novembre. Ce plasma chaud pourrait maintenir en vie des galaxies qui, autrement, se refroidiraient et mourraient, selon l'étude. Une autre étude, publiée en mai, a révélé que le rayonnement émis par les trous noirs pouvait alimenter la vie extraterrestre - tant qu'il existe dans une zone de Boucle d'or pas trop loin et pas trop près du centre de la galaxie. Au fur et à mesure que ces trous noirs se nourrissent, leur rayonnement et leur lumière peuvent alimenter la photosynthèse et faciliter la formation des éléments constitutifs biomoléculaires de la vie, selon cette étude.
Les trous noirs peuvent ne pas être du tout des trous noirs
Ou peut-être que les trous noirs sont tout simplement mal compris. Comme, très mal compris. Une théorie sauvage, proposée par un mathématicien et un physicien cet été, suggère que les trous noirs tels que nous les connaissons peuvent ne pas exister.
Selon Einstein, les trous noirs sont des taches infiniment petites et infiniment denses connues sous le nom de singularité, où les mathématiques de la relativité générale se décomposent. Mais selon les nouvelles recherches, une simplification mathématique courante utilisée pour analyser la théorie de la relativité peut avoir un défaut. Par conséquent, les trous noirs peuvent ne pas être du tout des singularités. Au lieu de cela, ils peuvent être des poches d'espace remplies d'énergie sombre. Et cela pourrait expliquer certaines découvertes surprenantes du plus grand chasseur d'ondes gravitationnelles au monde.
Il existe des mini trous noirs
Les trous noirs peuvent certes être grands, mais peuvent-ils être minuscules? Il s'avère que de petits trous noirs, environ la moitié de la taille des trous connus, pourraient exister dans l'espace. La plupart des trous noirs de masse régulière représentent environ 5 à 6 fois la masse de notre soleil.
En novembre, des astronomes scrutant les franges de la Voie lactée, à environ 10 000 années-lumière, ont trouvé de faibles preuves d'un trou noir environ 3,3 fois plus massif que le soleil. C'est beaucoup trop grand pour être une étoile à neutrons, mais plus petit que n'importe quel trou noir connu. De tels trous noirs étaient prévus, mais n'avaient jamais été repérés auparavant.
Le trou noir de la Voie lactée a une fusée
En parlant de la Voie lactée, le trou noir supermassif dans notre galaxie d'origine est quelque chose de très étrange. Normalement, le disque d'accrétion d'un trou noir brille davantage lorsqu'il est plus actif, car plus de matière se frotte et crée une friction. En mai, tout était calme pour le trou noir central de la Voie lactée, le Sagittaire A *.
Ensuite, les astronomes ont remarqué une fusée étrange, avec le trou noir brillant que les astronomes les plus brillants avaient jamais vu, au moins dans le spectre infrarouge.
On ne sait pas exactement ce qu'est cette fusée étrange, mais les scientifiques pensent que la fusée a été provoquée lorsqu'un objet poussiéreux ou une étoile s'est rasé de près avec le Sagittaire A *.
Les plus grands trous noirs formés en un clin d'œil
Les objets célestes massifs comme le Sagittaire A * semblent avoir dû prendre une éternité pour se former, mais il s'avère que les plus grands trous noirs de l'univers se sont probablement formés en un clin d'œil, cosmiquement parlant.
Une étude publiée en juin a suggéré que des trous noirs supermassifs auraient pu se former au cours des 800 premiers millions d'années de l'histoire de l'univers - et tout ce qu'il aurait fallu était un grand nuage de gaz. Alors que les nuages de gaz s'accumulaient et se liaient gravitationnellement, ils se seraient effondrés sous leur propre poids, formant un petit trou noir sans avoir besoin d'une étoile en supernova. Ces soi-disant «trous noirs à effondrement direct» auraient alors continué à aspirer la matière à un rythme fulgurant, se multipliant par 10 000 en seulement 150 millions d'années.
À ce stade, ils se sont juste arrêtés - laissant derrière eux les trous noirs supermassifs qui parsèment notre univers aujourd'hui.
Les ovnis volent hors des trous noirs
Quoi de plus étrange qu'un trou noir? Un OVNI volant hors d'un. Dans ce cas, cependant, OVNI signifie écoulement ultra-rapide, et c'est un vent chaud qui semble s'écouler du disque d'accrétion d'un trou noir.
Une étude publiée en août a révélé que ces ovnis peuvent expliquer pourquoi l'espace près du cœur des galaxies manque relativement de matière. L'étude a révélé que les ovnis des trous noirs supermassifs des centres galactiques peuvent agir comme des chasse-neige, repoussant toute la matière supplémentaire à proximité immédiate d'un trou noir plus loin de sa périphérie.
La planète 9 pourrait être un trou noir
En parlant d'objets non identifiés, le mystérieux objet céleste de notre système solaire connu sous le nom de Planet 9 peut en fait être un trou noir de la taille d'un pamplemousse.
Il y a des objets étranges, bien au-delà de Neptune, qui se comportent comme s'ils étaient gouvernés par la gravité d'un objet proche que nous ne pouvons pas voir. Ils orbitent loin des huit autres planètes et ils semblent être orientés dans un plan différent.
Certains théoriciens ont fait des calculs et conclu qu'il y a une planète là-bas - avec une orbite bancale - qui représente environ 10 à 20 fois la masse de la Terre. Mais dans une étude publiée en octobre, d'autres scientifiques qui avaient effectué des calculs de nombres séparés ont découvert qu'un minuscule trou noir primordial, à peu près aussi gros qu'un pamplemousse, pouvait également expliquer le comportement étrange de ces objets trans-neptuniens.
L'envoi de messages à travers un trou noir le ferait s'évaporer
Les trous noirs pourraient être des trous de ver dans un univers alternatif. Mais ne vous embêtez pas à essayer d'envoyer un message à travers le trou de ver à quelqu'un dans cet univers extraterrestre.
En août, des scientifiques ont découvert que l'envoi d'un tout petit message à travers un trou noir altérerait le trou noir, le faisant s'évaporer. Le premier message transmis par le trou de ver rétrécirait le trou noir récepteur de 30%, et chaque message suivant rétrécirait davantage le trou noir - tout en transportant de moins en moins d'informations. Après seulement quelques transmissions, le message ne porterait aucune information et le trou noir de réception disparaîtrait.
Des extraterrestres pourraient tirer des lasers sur des trous noirs
Banc! Banc! Banc! Les trous noirs peuvent non seulement nourrir la vie de mondes extraterrestres; ils peuvent également permettre à des extraterrestres de naviguer dans la galaxie. En tirant des lasers sur des trous noirs, des extraterrestres avancés pourraient faire exploser des photons ou des particules de lumière autour des puits de gravité entourant les trous noirs. Ces photons tourneraient autour et retourneraient au récepteur, mais dans le processus, ils saperaient une partie de l'élan du trou noir et le transformeraient en énergie. Au retour du photon, les extraterrestres pouvaient convertir cette énergie en élan pour alimenter leur mouvement à travers la galaxie, et le processus pouvait être répété encore et encore.
Nous pourrons peut-être vous sauver d'un trou noir
Lorsque vous passez devant l'horizon des événements d'un trou noir, le temps ralentit, vous vous étirez comme des spaghettis et vous déchirez, n'est-ce pas? Pas si vite. Il pourrait y avoir un moyen de sauver les gens de ces pièges de la mort céleste, au moins selon une nouvelle théorie spéculative.
Selon cette théorie, il pourrait y avoir un moyen d'enchevêtrer deux trous noirs. (L'intrication quantique est l'effet étrange, généralement observé uniquement à de minuscules échelles subatomiques, dans lesquelles deux particules ou objets sont inextricablement liés sur de grandes distances.) Personne n'a jamais réussi à emmêler des objets visibles à l'œil nu, mais en supposant qu'il y en avait un moyen d'enchevêtrer deux objets aussi massifs que des trous noirs, il peut être possible de les utiliser comme un moyen de se téléporter instantanément entre deux endroits. Dans ce cas, si vous êtes accidentellement tombé dans un trou noir, il peut y avoir un moyen de vous faire sortir - bien qu'à un autre moment et dans un autre endroit.
Les trous noirs en rotation pourraient permettre un voyage hypersonique doux
Attachez vos ceintures, mettez vos écouteurs antibruit et détendez-vous - vous êtes sur le point de sauter dans un trou noir qui tourne. Bien sûr, il y a de très grandes chances que vous soyez déchiré en lambeaux et que vous ne soyez plus jamais revu, mais au moins certains physiciens pensent qu'entrer dans un trou noir en rotation pourrait en fait être une expérience très différente. En fait, faire tourner des trous noirs peut être plus comme des portails de temps doux.
Supposons que des trous de ver existent et que les trous noirs soient le chemin d'accès. Certains types de trous noirs supermassifs, comme le doux géant au cœur de notre galaxie, ne tournent pas beaucoup. Et de nouveaux calculs suggèrent que voyager dans un trou noir ne ferait même pas une balade cahoteuse, car sa rotation lente signifierait un rétrécissement et un étirement négligeables, et serait bien dans la plage de contraintes qu'un vaisseau spatial pourrait gérer.
